DE885453C

DE885453C - Water-in-oil emulsions

Info

Publication number: DE885453C
Application number: DESCH2730D
Authority: DE
Original assignee: CARL SCHAARWAECHTER DR
Current assignee: CARL SCHAARWAECHTER DR
Priority date: 1943-11-25
Filing date: 1943-11-25
Publication date: 1953-08-06

Description

Wasser-in-Öl-Emulsionen Die Erfindung bezieht sich auf Wasser-in-Öl-Emulsionen, die als Schmier- und Gleitmittel Verwendung finden können, und befaßt sich mit der Verbesserung der Wirkung solcher Emulsionen.Water-in-oil emulsions The invention relates to water-in-oil emulsions, which can be used as lubricants and lubricants, and deals with the Improving the effectiveness of such emulsions.

Die hier in Frage stehenden Emulsionen sind dem inneren Gefüge sowie dem äußeren Aussehen nach gänzlich verschieden von den in der spanabhebenden Metallbearbeitung als Kühlschmiermittel benutzten sogenannten Bohrölemulsionen. Bei den Bohrölemulsionen handelt es sich um 01-in-Wasser-Emulsionen, die dadurch erhalten werden, daß geeignete Mineralöle unter Mitwirkung eines Emulgators, meist einer Alkaliseife, in Wasser emulgiert werden. Eine öl-in-Wasser-Emulsion kommt dann zustande, wenn der Emulgator die Oberflächenspannung des Wassers mehr als die des Öles erniedrigt, wie dies die Alkaliseifen tun. Das Ö1 ist in Form feinster Tröpfchen im Wasser dispergiert. Solche Emulsionen sind kenntlich an ihrem milchigen Aussehen. Je nach dem Verwendungszweck schwankt die Konzentration dieser Emulsionen. Während für schwere Arbeiten der Ölgehalt im Bohröl meist io bis 2o% beträgt, genügt für leichtere Arbeiten ein Gehalt von 5 bis io°/o oder weniger. Dabei hat man Rücksicht darauf zu nehmen, daß die Emulsion eine genügende Rostsicherheit gewährt. Man setzt daher solchen Emulsionen häufig Rostschutzmittel zu, z. B. geringe Mengen Natriumnitrit, durch die sichergestellt wird, daß auch bei Verminderung des Ölgehaltes keine Korrosion der Werkstücke bzw. Werkzeuge eintritt.The emulsions in question here are the internal structure as well the external appearance is completely different from those in metal-cutting So-called drilling oil emulsions used as cooling lubricants. With drilling oil emulsions it is oil-in-water emulsions which are obtained by using suitable Mineral oils with the help of an emulsifier, usually an alkali soap, in water be emulsified. An oil-in-water emulsion is created when the emulsifier the surface tension of the water is lowered more than that of the oil, as is the case Do alkali soaps. The oil is dispersed in the water in the form of very fine droplets. Such Emulsions can be identified by their milky appearance. Depending on the intended use the concentration of these emulsions fluctuates. While for heavy work the oil content in the drilling oil is mostly 10 to 20%, a content of is sufficient for lighter work 5 to 10 per cent or less. You have to take into account that the emulsion a sufficient rust security granted. Such emulsions are therefore often used Anti-rust agents too, e.g. B. small amounts of sodium nitrite, ensured by the that even if the oil content is reduced there will be no corrosion of the workpieces or Tools enters.

Im Gegensatz zu diesen Emulsionen handelt es sich bei der vorlieenden Erfindung um Wasser-Zn in-Öl-Emulsionen, die dadurch zustande kommen, daß Emulgatoren vorhanden sind, die de Oberflächenspannung des Öles mehr herabsetzen als die des Wassers. Hier bildet das Wasser die innere oder geschlossene Phase. Als Emulgatoren finden z. B. Kalkseifen Verwendung, die bewirken, daß Wassertröpfchen von einem Seifenskelett umhüllt, im Ö1 schwimmend, darin erstarrt sind. Äußerlich stellen sich diese Emulsionen als mehr oder weniger konsistente Pasten dar. Typisch für diese Art von Emulsionen ist, daß sie hydröphob sind, indem sich die äußere, offene Phase, nämlich das Öl; mit dem hinzutretenden Wasser nicht verträgt.In contrast to these emulsions, this is the case here Invention of water-zinc in-oil emulsions that result from that emulsifiers are present which reduce the surface tension of the oil more than that of water. Here the water forms the inner or closed phase. As emulsifiers z. B. Use lime soaps that cause water droplets encased in a soap skeleton, floating in the oil, frozen in it. Outwardly these emulsions present themselves as more or less consistent pastes. Typical what is important for this type of emulsions is that they are hydrophobic, in that the outer, open phase, namely the oil; not compatible with the added water.

Wasser-in-Öl-Emulsionen finden als Emulsionsschmieröle und Emulsionsschmierfette in steigendem Maße an Stelle von reinen Maschinenölen oder Maschinenfetten Verwendung, vor allem, seitdem es gelungen ist, unter Verwendung geeigneter, fettfreier oder nahezu fettfreier Emulgatoren Emulsionen herzustellen, die nur einen Mineralölanteil von etwa 5o % benötigen, während als Füllstoff Wasser dient. Zum Beispiel weisen solche Emulsionsmaschinenfette eine Zusammensetzung von etwa ¢3 % Mineralöl, 6 °/o Wachs und paraffinartige Stoffe, i "/o Fett und 50 % Wasser auf. Neuerdings sind für die .Zwecke der Emulsionsschmierung völlig fettfreie emulgierbare Öle; die Wasser-in-Öl-Emulsionen ergeben, herausgebracht worden. Werden die . Wasser-in-Öl-Emulsionen richtig angesetzt und verwendet; so ist eine Rostgefahr nicht zu befürchten.Water-in-oil emulsions are used as emulsion lubricating oils and emulsion lubricating greases Increasing use instead of pure machine oils or machine greases, especially since it has been possible to use suitable, fat-free or Manufacture almost fat-free emulsifiers emulsions that only contain mineral oil of about 5o%, while water is used as filler. For example, wise men such emulsion machine greases have a composition of about 3% mineral oil, 6% Wax and paraffin-like substances, i "/ o fat and 50% water For the purposes of emulsion lubrication, completely fat-free emulsifiable oils; the water-in-oil emulsions surrendered, has been brought out. Will the . Water-in-oil emulsions properly prepared and used; so there is no risk of rust.

=Der Erfindung . zugrunde liegende Versuche haben nun überraschenderweise ergeben, daß sich die Schmierwirkung derartiger zur Emulsionsschmierung verwendbarer Wasser-in-Öl-Emulsionen erheblich steigern läßt, wenn der Emulsion eine geringe Menge Nitrit, vorzugsweise Calciumnitrit, zugesetzt wird. Als besonders vorteilhaft haben sich Prozentsätze von 0,i bis 0,2% Nitrit Erwiesen. -Die. günstige Wirkung des erfindungsgemäßen Nitritzusätzes zeigt sich nicht nur bei dem bisher üblichen Mischungsverhältnis von etwa 5o : 5o, sondern darüber hinaus noch bis zu Ölgehalten von nur 2o und sogar io%.= The invention. underlying experiments have now surprisingly show that the lubricating effect of such is more useful for emulsion lubrication Water-in-oil emulsions can be increased considerably if the emulsion is low Amount of nitrite, preferably calcium nitrite, is added. As particularly beneficial Percentages of 0.1 to 0.2% nitrite have been shown. -The. favorable effect of the nitrite additive according to the invention is not only evident in the case of the previously customary Mixing ratio of about 5o: 5o, but also up to oil content of only 2o and even 10%.

Diese Verhältnisse sollen an dem Beispiel eines handelsüblichen Öles an- Hand des in der Zeichnung dargestellten Schaubiles näher erläutert werden. Dies Schaubild zeigt .den Verlauf des Pendelausschlages; P. A., einer Ölprüfmaschine nach Martens in Abhängigkeit von der Ölkonzentration der Wässer-in-Öl-E.mulsion. Der Pendelausschlag liefert ein direktes Maß für den Reibungswiderstand, der im Lager der Prüfmaschine bei Verwendung der betreffenden Emulsion auftritt und damit reziprok einen Vergleichsmaßstab für die Schmierfähigkeit der Emulsion. Der Kurvenzug A gilt für eine Emulsion ohne Nitritzusatz, der Kurvenzug B für eine Emulsion mit oy i25 % Calciumnitritzusatz.These relationships should be based on the example of a commercially available oil will be explained in more detail on the basis of the diagram shown in the drawing. this The diagram shows the course of the pendulum swing; P. A., an oil testing machine according to Martens as a function of the oil concentration of the water-in-oil emulsion. The swing of the pendulum provides a direct measure of the frictional resistance that occurs in the Bearing of the testing machine occurs when using the emulsion in question and thus reciprocally, a benchmark for the lubricity of the emulsion. The curve A applies to an emulsion without the addition of nitrite, curve B for an emulsion with oy i25% added calcium nitrite.

Wie ersichtlich, wird die Schmierwirkung der Emulsion durch Nitritzusatz erheblich gesteigert. Diese Steigerung ist besonders augenfällig bei Verminderung der Ölkonzentration unter den üblichen Wert von 5o°/0. Während unterhalb von 50% die Schmierwirkung der Emulsion ohne Nitritzusatz sich erheblich verschlechtert, wird sie durch Nitritzusatz bis herab zu 2o 0/ö immer weiter gesteigert. Es ist also möglich, die Ölkonzentration unter das bisher übliche Maß von 50,% z. B. auf 2o: bis 3ol/o zu senken, ohne daß eine Verminderung der Schmierfähigkeit, sondern im Gegenteil; eine Verbesserung eintritt. Durch Verwendung eines Nitritzusatzes zu Wasser-in-Öl-Emulsionen ist also eine Steigerung der Schmierwirkung möglich bei gleichzeitiger erheblicher Ersparnis von wertvollem Öl.As can be seen, the lubricating effect of the emulsion is considerably increased by adding nitrite. This increase is particularly noticeable when the oil concentration is reduced below the usual value of 50%. While below 50% the lubricating effect of the emulsion without the addition of nitrite deteriorates considerably, it is increased further and further by adding nitrite down to 20%. It is therefore possible to keep the oil concentration below the usual level of 50% z. B. to 2o: to 3ol / o without reducing the lubricity, but on the contrary; an improvement occurs. By using a nitrite additive to water-in-oil emulsions is therefore an increase in the lubricating effect possible with simultaneous considerable saving of valuable east l.

Dabei hat sich gezeigt, daß die Einulgierbarkeit und Stabilität der Wasser-in-Öl-Emulsionen durch den Zusatz von Nitrit verbessert werden. Diese günstigen Ergebnisse werden bei Nitritzusätzen ' von o, i bis herauf zu z % und mehr erzielt.It has been shown that the emulsifiability and stability of the Water-in-oil emulsions can be improved by adding nitrite. These cheap Results are achieved with nitrite additives' from o, i up to z% and more.

Im übrigen beseitigt der Nitritzusatz jegliche . Rostgefahr bei Verwendung der genannten Emulsionen zur Emulsionsschmierung.In addition, the nitrite addition removes any. Risk of rust when using of the mentioned emulsions for emulsion lubrication.

Da Grund für die Annahme besteht, daß der reibungsvermindernde (Effekt des Nitritzusatzes in einer Beeinflussung der- an der Grenzschicht Ö4-Metall vorhandenen Molekeln besteht, und zwar in dem Sinne; daß polare Effekte auftreten, die den Ordnungszustand der Molekeln oder Molekelverbände an der Grenzfläche hinreichend stabil und beweglich zugleich gestalten und so zu einem zusammenhängenden Ölfilm von besonderer Haftfestigkeit führen, erscheint der Zusatz von Nitrit besonders in den Fällen angezeigt, wo es sich um die Verminderung der sogenannten Grenzflächenreibung handelt, d. h: um die Herabsetzung der Reibung in einer dünnen Schicht zwischen dem Gleitmittel und dem festen Körper.Since there is reason to believe that the friction-reducing (effect of the addition of nitrite in an influence on the Ö4-metal present at the boundary layer Molecules exists in the sense; that polar effects occur which affect the state of order the molecules or groups of molecules at the interface are sufficiently stable and mobile at the same time and thus to a coherent oil film with special adhesive strength lead, the addition of nitrite appears particularly indicated in cases where it it is a matter of reducing the so-called interfacial friction, d. h: around the Reduction of friction in a thin layer between the lubricant and the solid body.

Die erfindungsgemäße Emulsion kann daher mit besonderem Vorteil zur Verminderung der Grenzflächenreibung, wie sie bei der Reibung der Kolbenringe an den Zylinderflächen von Kolbenmaschinen, in vielen Fällen der Lagerreibung und auch bei der Metallbearbeitung auftritt, benutzt werden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Emulsionen z. B. bei Drahtziehbäder n, insbesondere Aluminium-Drahtziehbädern, als Füllmittel an Stelle reiner Öl- und Petroleumbäder dienen.The emulsion according to the invention can therefore be used with particular advantage Reduction of the interface friction, as it occurs with the friction of the piston rings the cylinder surfaces of piston engines, in many cases bearing friction and also occurs in metalworking. Furthermore, the invention Emulsions e.g. B. in wire drawing baths, in particular aluminum wire drawing baths, as Fillers are used in place of pure oil and petroleum baths.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Water-in-oil emulsions, characterized by a small addition of up to i 0/0, preferably o, r to 0.2% nitrite, in particular Calcium nitrite.

2. Water-in-oil emulsions according to claim i, characterized by a reduced oil content, preferably an oil content of 2o to 300/0. Dressed Publications German Patent No. 68o 88q ..